禤煒安 熊劍平 陳杰

摘要：為促進(jìn)瀝青路面綠色養(yǎng)護(hù)技術(shù)的發(fā)展，文章以瀝青路面冷補(bǔ)技術(shù)為研究重點(diǎn)，依托大數(shù)據(jù)庫，對(duì)國內(nèi)外冷補(bǔ)技術(shù)的研究狀況進(jìn)行了調(diào)研分析，闡述了冷補(bǔ)技術(shù)的研究趨勢(shì)及方向，總結(jié)了冷補(bǔ)料的種類及其應(yīng)用狀況，研究了冷補(bǔ)料目前的試驗(yàn)與評(píng)價(jià)方法及其關(guān)鍵性能指標(biāo)的技術(shù)水平，為瀝青冷補(bǔ)技術(shù)的進(jìn)一步深化研究提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：冷補(bǔ)技術(shù);初始強(qiáng)度;路用性能;瀝青路面;道路工程

0 引言

冷補(bǔ)料是瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程中的重要技術(shù)之一，由于冷補(bǔ)瀝青混合料克服了熱拌混合料在生產(chǎn)和施工過程中對(duì)溫度的限制，在常溫環(huán)境下能夠完成混合料的拌和、攤鋪、碾壓成型等各個(gè)環(huán)節(jié)的操作，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求較低，具有綠色節(jié)能、施工便捷、改善施工條件、適于各種氣候等突出的優(yōu)點(diǎn)，而且修補(bǔ)質(zhì)量較好，可快速開放交通，及時(shí)緩解城市交通壓力，是一種可持續(xù)發(fā)展的路面建筑技術(shù)。國外道路工作者對(duì)其的研究已有100余年的歷史，而國內(nèi)的研究相對(duì)較晚，僅有30年左右。近幾年來，通過借鑒國外的研究成果以及成功案例，國內(nèi)相關(guān)部門先后研制出多種常溫瀝青混合料，在工程實(shí)踐中得到了成功應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，并積累了大量的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。但是由于一些關(guān)鍵性技術(shù)問題未能取得突破，特別是添加劑和有機(jī)稀釋劑的研制沒有取得更大的進(jìn)展，混合料的性能得不到良好的保障，冷補(bǔ)瀝青混合料在我國的推廣仍不盡人意。

本文以SCI-HUB、Sciencedirect、中國知網(wǎng)、谷粉學(xué)術(shù)等大數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，統(tǒng)計(jì)分析國內(nèi)外瀝青路面冷補(bǔ)技術(shù)的研究方向及相關(guān)技術(shù)成果，旨在總結(jié)歸納瀝青路面冷補(bǔ)技術(shù)的研究成果以及當(dāng)前存在的主要問題，為冷補(bǔ)技術(shù)的進(jìn)一步深入研究提供依據(jù)。

1 檢索數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

1.1 冷補(bǔ)技術(shù)不同年份的成果統(tǒng)計(jì)

在各大數(shù)據(jù)庫中，以“冷補(bǔ)”“瀝青”為關(guān)鍵詞進(jìn)行篇名檢索，可以發(fā)現(xiàn)瀝青路面冷補(bǔ)技術(shù)的相關(guān)論文共200余篇，不同年份分布如下頁圖1所示。

由圖1可以看出，2000年之后，冷補(bǔ)技術(shù)相關(guān)研究成果快速增長，2013年達(dá)到巔峰。近幾年仍處于相對(duì)高的水平。這表明近10年來國內(nèi)眾多道路工作者開展了冷補(bǔ)技術(shù)方向的研究工作，與時(shí)下大力倡導(dǎo)綠色低碳的國家發(fā)展戰(zhàn)略也是相符的。

1.2 冷補(bǔ)技術(shù)不同方向的成果統(tǒng)計(jì)

以這200篇學(xué)術(shù)論文為基礎(chǔ)，以冷補(bǔ)技術(shù)的不同研究方向進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可以看出，對(duì)冷補(bǔ)瀝青混合料的初始強(qiáng)度方面的研究最多，和易性、施工工藝、水穩(wěn)性能等也是冷補(bǔ)技術(shù)重要的研究熱點(diǎn)。從眾多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及筆者的研究來看，由于目前普遍使用的乳化類和溶劑類冷補(bǔ)料均需經(jīng)歷冷補(bǔ)液蒸發(fā)后方可形成強(qiáng)度的過程，而此過程正是冷補(bǔ)技術(shù)亟須攻克的技術(shù)難題。

2 冷補(bǔ)料的種類及產(chǎn)品

當(dāng)前工程上應(yīng)用的冷補(bǔ)料種類主要有溶劑類、乳化類和反應(yīng)類三大類。溶劑類是冷補(bǔ)料應(yīng)用最為廣泛的類別，依賴有機(jī)溶劑將瀝青稀釋，降低瀝青粘稠度，使其處于液體狀態(tài)，但強(qiáng)度形成過程中也需溶劑蒸發(fā)后方可形成強(qiáng)度。乳化類依賴于乳化瀝青材料性能，普通乳化瀝青較為容易制備，但路用性能不佳;改性乳化瀝青在制備上仍有一些技術(shù)難題需要解決，成品改性瀝青難以乳化，乳化后再改性則存在儲(chǔ)存穩(wěn)定性不足的問題。但總的來說，乳化類在冷補(bǔ)料應(yīng)用中仍占有一定份額。反應(yīng)類冷補(bǔ)料需要兩個(gè)或兩個(gè)以上組分在現(xiàn)場(chǎng)拌制形成具有一定流動(dòng)度的冷補(bǔ)料，之后不同組分發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)，形成半固體的瀝青膠結(jié)料，但由于配制這種類型冷補(bǔ)混合料成本較高，至今尚未得到大規(guī)模應(yīng)用。而在市場(chǎng)上，一些公司已制備出可投入使用的冷補(bǔ)料，根據(jù)調(diào)研結(jié)果，如表1所示。

3 冷補(bǔ)料試驗(yàn)及評(píng)價(jià)方法研究狀況

目前冷補(bǔ)技術(shù)方面尚未有統(tǒng)一完整的規(guī)范，針對(duì)冷補(bǔ)瀝青混合料的試驗(yàn)方法，在《瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）中，有提及冷補(bǔ)料馬歇爾穩(wěn)定度和粘聚性的試驗(yàn)方法，給出了馬歇爾穩(wěn)定度≥3 kN的技術(shù)要求，以及耐水性和施工和易性的要求，而針對(duì)初始馬歇爾穩(wěn)定度、車轍動(dòng)穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定度等重要技術(shù)指標(biāo)，其試驗(yàn)方法未有提及。

針對(duì)這一情況，諸多道路研究工作者都結(jié)合瀝青冷補(bǔ)料的材料特性和研究成果，提出了冷補(bǔ)料性能檢測(cè)的試驗(yàn)方法。相較于熱拌瀝青混合料，冷補(bǔ)料性能檢測(cè)基本思路主要是在試驗(yàn)過程中增加一個(gè)養(yǎng)生的時(shí)間間隔，用于模擬實(shí)際水分或溶劑蒸發(fā)的時(shí)間。如高溫車轍動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)，主要是試件成型方法與熱拌瀝青混合料的存在差異，目前研究者們的試驗(yàn)方法為：將混合料裝入車轍試模中，啟動(dòng)碾壓儀，在25 ℃條件下將試件先在1個(gè)方向碾壓a個(gè)往返，之后將試件在b ℃的恒溫箱中（頂部帶通氣孔）連續(xù)養(yǎng)生c h，之后將試件在與第一次不同的方向碾壓d個(gè)往返，將碾壓完畢后的車轍試件在25 ℃的條件下連續(xù)養(yǎng)生e d。不同研究者的差異主要表現(xiàn)在a、b、c、d、e五個(gè)參數(shù)的推薦值不一樣，部分統(tǒng)計(jì)如表2所示。

由表2可以看出，不同研究者對(duì)冷補(bǔ)料性能測(cè)試采用了大體類似但具體參數(shù)不一樣的試驗(yàn)方法。為得到統(tǒng)一的試驗(yàn)方法，還需針對(duì)不同的冷補(bǔ)料樣品開展大量試驗(yàn)研究，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果推薦具有規(guī)范性和可操作性的試驗(yàn)方法，并給出合理的控制指標(biāo)。

4 冷補(bǔ)料性能參數(shù)研究狀況

以參考文獻(xiàn)中列出的20篇學(xué)術(shù)論文為研究對(duì)象，統(tǒng)計(jì)分析不同學(xué)術(shù)論文中冷補(bǔ)料的力學(xué)強(qiáng)度、高溫性能、水穩(wěn)性能的研究數(shù)據(jù)和成果（有的論文可能僅研究了其中的部分性能參數(shù)，因此統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)少于20個(gè)），用以評(píng)價(jià)現(xiàn)有瀝青冷補(bǔ)技術(shù)的狀況，為凝練瀝青冷補(bǔ)技術(shù)性能參數(shù)的未來研究方向提供依據(jù)。

4.1 冷補(bǔ)料力學(xué)強(qiáng)度研究

力學(xué)強(qiáng)度是冷補(bǔ)料關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)，在試驗(yàn)研究中，通常以馬歇爾穩(wěn)定度表征瀝青混合料的力學(xué)強(qiáng)度性能。初始強(qiáng)度的大小直接影響了開放交通的時(shí)間，成型強(qiáng)度則反映其承載交通荷載的能力，與高溫車轍動(dòng)穩(wěn)定度呈正比的相關(guān)關(guān)系。由上述檢索資料可以看出，初始強(qiáng)度性能是冷補(bǔ)料的主要的研究方向，大多數(shù)的文獻(xiàn)均對(duì)冷補(bǔ)料初始強(qiáng)度開展了研究。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)有文獻(xiàn)不同冷補(bǔ)料的初始強(qiáng)度分布如圖3所示。

可以看出，現(xiàn)有研究中，冷補(bǔ)料初始強(qiáng)度大部分均<3 kN，部分材料通過改性提高了冷補(bǔ)料的初始強(qiáng)度，最高值達(dá)6.29 kN。總的來說，冷補(bǔ)料初始強(qiáng)度仍然未形成較為成熟的技術(shù)，需要進(jìn)一步深入研究與開發(fā)，普遍提高不同類型、不同級(jí)配的初始強(qiáng)度，以達(dá)到有效控制路面開放交通時(shí)間。

冷補(bǔ)料成型強(qiáng)度主要反映材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，也是路面材料的重要指標(biāo)，現(xiàn)有研究冷補(bǔ)料的成型強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)如圖4所示。

可以看出，現(xiàn)有研究的冷補(bǔ)料成型強(qiáng)度均已滿足≥3 kN的要求，但不同研究中冷補(bǔ)料的成型強(qiáng)度變異性很大，馬歇爾穩(wěn)定度值變化范圍為3.31～17.22 kN。

4.2 冷補(bǔ)料高溫性能研究

高溫性能是瀝青路面材料的重要性能，隨著當(dāng)前重載交通以及夏季極端高溫的情況不斷出現(xiàn)，也對(duì)冷補(bǔ)料的高溫性能提出了極大的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有研究中，冷補(bǔ)料的高溫性能統(tǒng)計(jì)如圖5所示。

由圖5可以看出，不同研究中，冷補(bǔ)料的高溫動(dòng)穩(wěn)定度同樣差異性很大，動(dòng)穩(wěn)定度變化范圍為191～6 688次/mm，相差35倍。反映不同冷補(bǔ)料的高溫性能差異性極大，也反映了目前對(duì)冷補(bǔ)料的技術(shù)掌握不成熟，核心技術(shù)僅被部分道路工作者掌握。因此，有必要加強(qiáng)對(duì)冷補(bǔ)料的研究與開發(fā)，形成可推廣的成熟技術(shù)，為冷補(bǔ)技術(shù)的工程應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

4.3 冷補(bǔ)料水穩(wěn)性能研究

水穩(wěn)定性也是冷補(bǔ)料研究的主要方向之一，由于冷補(bǔ)料材料性能的特殊性，在制備冷補(bǔ)瀝青時(shí)一般加入了水或有機(jī)溶劑，使瀝青處于可流動(dòng)的狀態(tài)。而在冷補(bǔ)料強(qiáng)度形成過程中，水分或溶劑需蒸發(fā)掉，使瀝青恢復(fù)半流體狀態(tài)。根據(jù)相似相容原理，在水條件下，若冷補(bǔ)料中的水分或溶劑未能及時(shí)蒸發(fā)，將極大影響冷補(bǔ)料的水穩(wěn)性能。根據(jù)目前的研究成果，現(xiàn)有冷補(bǔ)料的水穩(wěn)性能統(tǒng)計(jì)如圖6所示。

現(xiàn)行規(guī)范《瀝青路面坑槽冷補(bǔ)成品料》（JTT972-2015）對(duì)冷補(bǔ)料的殘留穩(wěn)定度要求≥85%。由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，76.9%的現(xiàn)有研究成果均不滿足此要求，表明冷補(bǔ)料的水穩(wěn)性能仍需進(jìn)一步提高。

5 結(jié)語

隨著綠色發(fā)展戰(zhàn)略的深化實(shí)施，瀝青路面冷補(bǔ)技術(shù)無疑將是未來重要的發(fā)展方向。盡管已有了部分研究成果與應(yīng)用實(shí)踐，但仍有以下問題需要進(jìn)一步解決：

（1）瀝青冷補(bǔ)料產(chǎn)品類型多，質(zhì)量差異大，如何實(shí)現(xiàn)材料的高性能化是冷補(bǔ)技術(shù)進(jìn)一步推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)。

（2）冷補(bǔ)瀝青混合料系統(tǒng)性研究不足，針對(duì)不同使用區(qū)域、不同交通量、不同結(jié)構(gòu)層等細(xì)化研究尚需進(jìn)一步深入，對(duì)于評(píng)價(jià)冷補(bǔ)瀝青混合料路用性能的方法及指標(biāo)并沒有提出相應(yīng)的規(guī)范。

（3）目前冷補(bǔ)料的關(guān)鍵性能技術(shù)參數(shù)參差不齊，缺乏質(zhì)量穩(wěn)定與技術(shù)可靠的冷補(bǔ)料，力學(xué)強(qiáng)度、高溫性能、水穩(wěn)性能等關(guān)鍵路用性能是冷補(bǔ)料未來重點(diǎn)提升與突破的性能指標(biāo)。

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